JP2014089301A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像形成部と画像加熱手段の間における非画像形成時の熱の滞留を抑制できる画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成装置として、画像担持体と、画像担持体への当接状態および画像担持体からの離間状態が選択され、画像担持体の画像を記録材へ転写する転写手段と、記録材へ転写された画像を加熱する画像加熱手段と、転写手段が当接状態のとき開状態、かつ転写手段が離間状態のとき閉状態、として画像加熱手段の入り口部を開閉する開閉部材と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ装置等、電子写真方式・静電記録方式等の作像プロセスを採用し、画像加熱手段を備えた画像形成装置に関する。このような画像加熱手段としては、記録材上に形成した未定着のトナー（現像剤）画像を固着画像として加熱定着する定着手段や、記録材に定着された画像を加熱することにより画像の光沢度を増大させる光沢度増大手段等を挙げることができる。

記録材上に形成した未定着画像を固着画像として加熱定着する定着手段は熱を発生するため、画像形成装置内の温度を上昇させる主要因となっている。この温度上昇を抑制すべく、画像形成装置が印字していない時（非画像形成時）に、定着手段の入り口部に設けてある定着シャッタを、専用のアクチュエータを使用して閉じることが知られる（特許文献１）。

また近年、画像形成装置の小型化が求められており、画像担持体としての感光ドラムから回収されるトナー（現像剤）を収納する容器（廃トナー容器）を、画像加熱手段の側に近接させる構成が知られる（特許文献２）。

実開平５−２１６６号公報 特開２００５−７７７３５号公報

しかしながら、上記従来技術では、画像形成部と画像加熱手段の間において、画像形成装置が画像形成（印字）していない時（非画像形成時）、画像形成時に開状態とされていた定着装置入り口を定着シャッタで閉状態としても、熱の滞留が問題となる。即ち、それまでこもっていた熱がプロセスカートリッジと定着装置の間の空間に滞留してしまう。

このような非画像形成時の熱の滞留があると、プロセスカートリッジ内の廃トナー容器の温度を上昇させ、廃トナー容器の廃トナーが固着する場合が生じ、クリーニングブレードで感光ドラムから掻き取った転写残トナーを廃トナー容器に十分に充填できない。これにより、感光ドラムのクリーニング不良となり、特に小型の画像形成装置では、その可能性が極めて高かった。

本発明の目的は、画像形成部と画像加熱手段の間における非画像形成時の熱の滞留を抑制できる画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る画像形成装置は、画像担持体と、前記画像担持体への当接状態および前記画像担持体からの離間状態が選択され、前記画像担持体の画像を記録材へ転写する転写手段と、前記記録材へ転写された画像を加熱する画像加熱手段と、前記転写手段が前記当接状態のとき開状態、かつ前記転写手段が前記離間状態のとき閉状態、として前記画像加熱手段の入り口部を開閉する開閉部材と、を有することを特徴とする。

（作用）
画像形成時に開状態であった画像加熱手段の入り口部を、非画像形成時に閉状態とすることで、画像加熱装置の余熱が画像加熱装置と画像形成部の間の空間に流入するのを防ぐ。かつ、転写手段が画像担持体から離間することで、画像加熱装置と画像形成部の間の空間に滞留していた熱を転写手段と画像担持体の間から、搬送路上流側へ拡散し易くする。
画像加熱装置と画像形成部の間の空間に熱が滞留する場合には、その空間内の廃トナー容器に対する時間積分された加熱量は大きいと考えられるところ、搬送路上流側への拡散が生ずる本発明の場合には、廃トナー容器に対する時間積分された加熱量は低減される。

本発明によれば、画像形成部と画像加熱手段の間における非画像形成時の熱の滞留を抑制できる画像形成装置を提供することができる。

（ａ）は本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置の画像形成時の断面図、（ｂ）は非画像形成時の断面図である。 （ａ）は第１の実施形態に係る画像形成装置の転写ローラ当接離間と定着シャッタ開閉の駆動手段の斜視図、（ｂ）は矢印Ｄ方向から見た拡大図である。 （ａ）は転写ローラ位置検出手段を含む画像形成時の断面図、（ｂ）は非画像形成時の断面図である。 （ａ）は異なる転写ローラ位置検出手段を含む画像形成時の断面図、（ｂ）は非画像形成時の断面図である。補足図 （ａ）は本発明の第２の実施形態に係る画像形成装置の画像形成時の断面図、（ｂ）は非画像形成時の断面図である。

《第１の実施形態》
（画像形成装置）
図１（ａ）は本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置の画像形成時の断面図、図１（ｂ）は非画像形成時の断面図である。画像形成装置本体１において、２はプロセスカートリッジ、２ａは画像担持体としての感光ドラム、２ｂは帯電ローラ、２ｃは現像スリーブ、２ｄはトナー容器、３はレーザー露光装置、４は転写ローラ、Ｓはシート収納装置５に積載したシートである。また、６は給紙ローラ、７はシート分離手段、８、９は搬送ローラ対、１０は定着手段、１１、１２は内排紙ローラ対、１３は排出ローラ対、１４は排出トレイである。

図１（ａ）で、感光ドラム２ａは矢印Ａ方向に回転し、先ず高圧電源から給電される帯電ローラ２ｂによって一様に帯電される。次に、後述するタイミングで、レーザー光がレーザー露光装置３から発せられ、反射ミラー３ａによって感光ドラム２ａへ照射され、感光ドラム２ａ上には静電潜像が形成される。トナー容器２ｄの中にはトナー（現像剤）が充填されており、現像スリーブ２ｃの回転に伴い、適量のトナーが適度の帯電を受けた後、感光ドラム２ａ上に供給される。現像スリーブ２ｃ上のトナーは感光ドラム２ａの静電潜像に付着し、潜像が現像されてトナー画像として可視化される。

一方、給紙ローラ６はタイミングをとって、シート収納装置５上のシートＳ（記録材）を１枚ずつ給紙する。シート分離手段７は、給紙ローラ６を押圧し、その表面の摩擦係数、接触角度、形状は、シートＳを１回の給紙毎に最上層の１枚のみを送るように設定されている。給紙ローラ６によって給紙されたシートＳは、搬送ローラ対８、９の搬送ローラニップを通過し、感光ドラム２ａと転写ローラ４とが当接している転写ニップ部へ搬送される。

そして、可視化された感光ドラム２ａ上のトナー画像は、転写ローラ４により、シートＳ上に転写される。転写されずに感光ドラム２ａ上に残った転写残トナーは、クリーニングブレード２ｅにより、感光ドラム２ａから回収されるトナー（現像剤）を収納する容器である廃トナー容器２ｆに回収される。そして、感光ドラム２ａは表面をクリーニングされて、次の画像形成プロセスに入り、このような画像形成プロセスを繰り返す。

（画像加熱手段）
転写ローラ４により、トナー画像が感光ドラム２ａより転写されたシートＳ（記録材）は、画像加熱手段としての定着手段１０によって加熱及び加圧を受け、トナー画像がシート上に定着される。なお、画像が定着されたシートは、定着手段１０の下流に設けられる内排紙ローラ対１１、１２を経由して、更に排出ローラ対１３の排出ニップ部を通過し、排出トレイ１４上へ排出される。

（転写ローラの当接離間と定着シャッタの開閉）
本実施形態において、画像形成時には、図１（ａ）に示すように、転写手段としての転写ローラ４を画像担持体としての感光ドラム２ａと当接状態とする一方で、定着手段１０の入り口部を開閉部材としての定着シャッタ１５により開状態とする。また、非画像形成時には、図１（ｂ）に示すように、転写手段としての転写ローラ４を画像担持体としての感光ドラム２ａと離間状態とする一方で、定着手段１０の入り口部を定着シャッタ１５により閉状態とする。

以下、このような本実施形態における転写ローラ４の感光ドラム２に対する当接離間構成と、定着手段１０の入り口部を開閉する定着シャッタ１５の構成について、詳細に説明する。

１）画像形成時
図１（ａ）では、カム１７が転写ローラ保持手段１６を回転軸１６ａを回転中心として所定の位置に回転上昇させることで、転写ローラ４が感光ドラム２に対して当接した状態となっている。この時、転写ローラ４は転写バネ１９によって感光ドラム側へ所定の圧力で押圧されている。

一方、リンク部材１８は，回転軸１８ａを中心に自重によって反時計周り方向に回転して、カムフォロワ１８ｂがストッパ２０に接触して停止している。その結果、リンク部材１８の係合部１８ｃが定着シャッタ１５の係止孔１５ａを押し下げることで、定着シャッタ１５が定着手段１０の入り口部を開状態にしている。この印字中の状態（画像形成時）では、定着手段１０からの発熱によって、プロセスカートリッジ２と定着手段１０の間の空間Ｂ部の温度が高い状態になっている。

２）非画像形成時
次に図１（ｂ）を用いて、非印字中（非画像形成時）の転写ローラ４の状態と定着シャッタ１５の状態を説明する。非印字中の状態では、印字中の状態からカム１７を１８０度回転した位置に移動させることで、カム１７が転写ローラ保持手段１６と非接触状態になる。その結果、転写ローラ保持手段１６が、回転軸１６ａを中心に自重により、反時計周り方向に回転下降して、ストッパ２０に接触して止まっている。この時、転写ローラ４は感光ドラム２から離間状態になっている。

一方、カム１７は上述の１８０度回転した位置において、リンク部材１８上のカムフォロワ１８ｂと接触することで、リンク部材１８が回転軸１８ａを中心に時計周り方向に回転する。その結果、リンク部材１８の係合部１８ｃが、定着シャッタ１５の係止孔１５ａを介して、定着シャッタ１５を持ち上げる。これにより、定着シャッタ１５は定着手段１０の入り口部を閉状態にする。

（非画像形成時における熱の流れ）
以上説明した通り、画像形成装置が非印字中の時（非画像形成時）には、発熱源である定着手段１０の入り口部を定着シャッタ１５が閉状態としている。このため、定着手段１０の余熱が、プロセスカートリッジ２と定着手段１０の間の空間Ｂ部に流入するのを防ぐことが可能となる。

また、転写ローラ４が感光ドラム２から離間しているため、空間Ｂに滞留していた高温の空気が、転写ローラ４と感光ドラム２の間から、搬送路上流側へ拡散し易くなる（図１（ｂ）の矢印Ｃ）。その結果、廃トナー容器２ｆの温度が下がり、従来技術で問題であった廃トナーの固着が原因による感光ドラム２のクリーニング不良が防止できる。

（カム１７の駆動構成）
次に、本実施形態のカム１７の駆動構成について説明する。図２（ａ）は画像形成装置内部のプロセスカートリッジや露光装置等を便宜的に省略した斜視図であり、図１（ｂ）と同様、転写ローラ４が離間して、定着シャッタ１５が定着装置１５の入り口部を閉じた状態（非画像形成時）となっている。なお、図２（ｂ）は、図２（ａ）の矢印Ｄ方向から見た図である。２１はカム１７（図２（ｂ））の回転軸と同軸に直結しているカムギアであり、２２はカムギア２１を駆動する段ギア、２３は段ギア２２を駆動する駆動ギア、２４は駆動ギア２３と段ギア２２を１回転制御させるためのソレノイドである。

ここで、非画像形成時から印字状態（画像形成時）へ移行する時のカム１７の駆動と、その関連部品の動きについて、図２（ｂ）を用いて説明する。初めに、画像形成装置の印字状態準備のための前回転（通紙しないでギア列とローラ類だけを駆動させる）が始まる。この時、ギア２５に不図示の駆動源から駆動が伝達されている。次にある所定のタイミングで、ソレノイド２４のフラッパ２４ａが駆動ギア２３の係止部２３ａから外れる。駆動ギア２３は不図示の付勢部材によって、矢印Ｅ方向に回転することでギア２５から回転駆動が伝達される。

回転駆動が伝達された駆動ギア２３は、所定の位相を回転した後、段ギア２２（図２（ａ））とラジアル方向で接触し（不図示）、駆動ギア２３から段ギア２２へ回転駆動が伝達される。その後、段ギア２２のギア２２ａがギア２５に噛み合うことで、段ギア２２は、駆動ギア２３と共に、ギア２５によって回転させられる。そして、段ギア２２のギア２２ｂの働きにより、カムギア２１に回転駆動が伝達される。その後、ソレノイド２４のフラッパ２４ａが再び第１駆動ギア２３の係止部２３ａに引っ掛かることで、駆動ギア２３と段ギア２２を１回転で停止させる。

本実施形態では、段ギア２２のギア２２ｂの歯数は１７歯、カムギア２１の歯数は３４歯を採用しており、段ギア２２が１回転するのに対し、カムギア２１は０．５回転（回転方向で１８０度反転）して停止する。その結果、カムギア２１に取り付けられているカム１７が転写ローラ保持手段１６を持ち上げて、転写ローラ４を感光ドラム２に対して当接させると同時に、これと連動するリンク部材１８が定着シャッタ１５を押し下げ、図１（ａ）で示した印字状態となる。

図１（ａ）の印字状態から図１（ｂ）の非印字状態に移行する時は、印字が完了してシートが排出トレイ１４に排出した後、所定のタイミングで、上述と同様に段ギア２２の１回転制御に伴うカムギア２１が０．５回転することで達成される。なお、上述した本実施形態の回転制御は限定されるものではなく、段ギア２２のギア２２ｂの歯数を１７歯に設定して１回転制御を行い、カムギア２１の歯数を５１歯に設定して１．５回転させても同じ目的が達成される。

（転写ローラと感光ドラムとの当接離間検知）
また、本実施形態では、転写ローラ４から感光ドラム２へ流れる電流の有無を検知することが可能である。即ち、電流有りの場合は転写ローラ４と感光ドラム２が当接していることを意味する一方、電流無しの場合は転写ローラ４と感光ドラム２が離間していることを意味するもので、画像形成装置本体が転写ローラ当接または離間の状態を知ることができる。

これを利用して予測不能な電力の遮断（例えば停電など）から復帰しても、この電流検知と段ギア２２の制御により、非印字中の正しいカム１７の位置を設定することが可能となっている。即ち、段ギア２２のギア２２ｂの歯数が１７歯、カムギア２１の歯数が３４歯である場合、カムギア２１に取り付いたカム１７は３４歯で１８０度回転するように設定される。

なお、転写ローラ４と感光ドラム２ａとの当接状態または離間状態を検出するための構成は、上述に限定されるものではない。例えば、図３（ａ）と図３（ｂ）に示すように、フォトインタラプタ２６と転写ローラ保持手段１６に設けた遮蔽板１６ｃを利用して、転写ローラ４の感光ドラム２ａに対する状態を間接的に検知してもよい。即ち、図３（ｂ）では遮蔽板１６ｃで反射する光が検知されない一方、図３（ａ）では遮蔽板１６ｃで反射する光が検知されることとなる。

また、図４（ａ）と図４（ｂ）に示すように、フォトインタラプタ２６とリンク部材１８に設けた遮蔽板１８ｄを利用して、転写ローラ４の感光ドラム２ａに対する状態を間接的に検知してもよい。即ち、図４（ｂ）では遮蔽板１８ｄで反射する光が検知されない一方、図４（ａ）では遮蔽板１８ｄで反射する光が検知されることとなる。

（本実施形態の効果）
以上説明した通り、本実施形態では１つの駆動手段により、感光ドラム２に対して転写ローラ４を当接状態及び離間状態にすることと、定着装置１０の入り口部を定着シャッタ１５で開状態と閉状態にすることを達成している。即ち、従来技術（特許文献２）で示した定着シャッタを駆動させるための専用のアクチュエータを使用しないので、小型化で安価な画像形成装置の提供が可能となる。

また、本実施形態によれば、予測不能な電力の遮断（例えば停電など）から復帰した場合、画像形成装置が、画像担持体に対する転写ローラの位置を認識できるので、非印字中の正しい転写ローラの位置を制御することが可能となる。

《第２の実施形態》
次に、図５を用いて第２の実施形態について説明する。第１の実施形態とは、カム１７、リンク部材１８の回転軸１８ａが配置される場所が異なる。画像形成のプロセスと、シート搬送のプロセスと、カム駆動構成に関しては、第１の実施形態と共通であり、ここでは説明を省略する。

１）画像形成時
図５（ａ）は印字中（画像形成時）の画像形成装置の状態を示していて、１６は転写ローラ４を保持する転写ローラ保持手段であり、１７はリンク部材１８のカムフォロワ部１８ｂと接触または離間するカムである。カム１７は、転写ローラ４と感光ドラム２ａとの当接状態、離間状態の選択を可能にする。リンク部材１８は、回転軸１８ａを中心に回転可能としている。なお、１８ｃは定着シャッタ１５の係止孔１５ａに係合する係合部である。

図５（ａ）の印字中の状態では、カム１７が転写ローラ保持手段１６のカムフォロワ部１６ｂから離間することと、転写バネ１９の付勢力によって、転写ローラ保持手段１６が、回転軸１６ａを中心に回転上昇している。その結果、転写ローラ４が感光ドラム２に対して当接した状態となっている。この時、転写ローラ４は転写バネ１９によって感光ドラム側へ所定の圧力で押圧されている。

一方、カム１７はリンク部材１８のカムフォロワ部１８ｂと接触して、リンク部材１８を回転軸１８ａを中心に時計周り方向に回転上昇させる。その結果、リンク部材１８の係合部１８ｃが定着シャッタ１５の係止孔１５ａを押し上げることで、定着シャッタ１５が定着装置１０の入り口部を開いた状態にしている。この印字中の状態では、定着手段１０からの発熱によって、プロセスカートリッジ２と定着手段１０の間の空間Ｂ部の温度が高い状態になっている。

２）非画像形成時
次に図５（ｂ）を用いて、非印字中（非画像形成時）の転写ローラ４の状態と定着シャッタ１５の状態を説明する。非印字中の状態では、カム１７を印字中の状態（図５（ａ））から１８０度回転した位置に移動させることで、カム１７が転写ローラ保持手段１６のカムフォロワ部１６ｂと当接状態となる。その結果、転写ローラ保持手段１６が、回転軸１６ａを中心に反時計周り方向に回転下降する。この時、転写ローラ４は感光ドラム２から離間状態になっている。

一方、カム１７は上述の１８０度回転した位置において、リンク部材１８と離間状態になることで、リンク部材１８が自重によって回転軸１８ａを中心に反時計周り方向に回転下降する。その結果、リンク部材１８の係合部１８ｃが定着シャッタ１５の係止孔１５ａを介して定着シャッタ１５を押し下げる。この時、定着シャッタ１５は、ストッパ部２０で停止していて、定着シャッタ１５は定着手段１０の入り口部を閉状態にしている。

（本実施形態の効果）
以上説明した通り、本実施形態でも画像形成装置が非印字中の時、発熱源である定着手段１０の入り口部を定着シャッタ１５が閉じているので、定着手段１０の余熱がプロセスカートリッジ２と定着手段１０の間の空間Ｂ部に流入するのを防ぐことが可能となる。また、転写ローラ４が感光ドラム２から離間しているため、空間Ｂに滞留していた熱（高温の空気）が転写ローラ４と感光ドラム２の間から、搬送路上流側へ拡散し易くなる。その結果、廃トナー容器２ｆの温度が下がり、従来技術で問題であった廃トナーの固着が原因による感光ドラム２のクリーニング不良が防止できる。

また、本実施形態の非印字状態では、カム１７が感光ドラム２側から転写ローラ保持手段を押し下げる構成をしている。この構成にすることで、プロセスカートリッジ２を画像形成装置１内に同梱して販売する形態であっても、製品輸送時の振動などで転写ローラ４が感光ドラム２へ衝撃を与えることない画像形成装置を提供することができる。

（変形例）
以上、本発明の実施形態を述べたが、本発明の範囲内で種々の組合せあるいは変形が可能である。なお、上述した画像加熱手段としての定着手段１０は、任意の方式が使用でき、例えば加熱回転体としての定着フィルムと、駆動ローラとしての加圧ローラの間に形成されるニップ部に未定着画像を担持した記録材が挟持搬送される方式でも良い。この場合、加熱回転体としての定着フィルムをヒータで加熱するもの、定着フィルムが通電部を備えて自己発熱するもの、あるいは定着フィルムが電磁誘導により発熱するもの等が用いられる。

（変形例１）
上述した実施形態では、非画像形成時に、転写ローラ４が感光ドラム２から離間して、空間Ｂに滞留していた熱（高温の空気）が、転写ローラ４と感光ドラム２の間から、搬送路上流側へ拡散し易くしたが、更に搬送路上流側に真空ポンプなどを設けても良い。この場合、空間Ｂに滞留していた熱（高温の空気）が、転写ローラ４と感光ドラム２の間から、強制的に搬送路上流側に拡散され、廃トナー容器に対する時間積分された加熱量はより低減される

２ａ・・感光ドラム（画像担持体）、４・・転写ローラ、１０・・定着手段（画像加熱手段）、１５・・定着シャッタ

Claims (5)

1. 画像担持体と、
   前記画像担持体への当接状態および前記画像担持体からの離間状態が選択され、前記画像担持体の画像を記録材へ転写する転写手段と、
   前記記録材へ転写された画像を加熱する画像加熱手段と、
   前記転写手段が前記当接状態のとき開状態、かつ前記転写手段が前記離間状態のとき閉状態、として前記画像加熱手段の入り口部を開閉する開閉部材と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記画像担持体の画像は現像剤を用いて形成され、前記画像担持体から回収される前記現像剤を収納する容器を前記画像加熱手段の側に有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記開閉部材は、前記転写手段の夫々前記離間状態、前記当接状態に連動して、夫々前記閉状態、前記開状態とすることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記転写手段の前記当接状態、前記離間状態を検知する検知手段を備えていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記検知手段は、前記当接状態、前記離間状態を電流の有無で検知することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。